目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 背景和意義 1
1.2 地下工程反饋分析與預(yù)警技術(shù)研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 隧道施工期監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀 2
1.2.2 隧道施工反饋優(yōu)化研究現(xiàn)狀 3
1.2.3 隧道圍巖分級(jí)研究現(xiàn)狀 6
1.2.4 隧道圍巖位移時(shí)間序列及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀 7
1.2.5 隧道施工可視化管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 8
1.3 隧道施工分析存在的問(wèn)題 9
1.4 本書的主要內(nèi)容 10
第2章 基于機(jī)器學(xué)習(xí)和可靠度的隧道圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí) 12
2.1 概述 12
2.2 基于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí) 12
2.2.1 巖體分級(jí)簡(jiǎn)介 12
2.2.2 隧道圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí) 14
2.2.3 基于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí)指標(biāo) 14
2.3 基于機(jī)器學(xué)習(xí)和可靠度的圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí)方法 18
2.3.1 機(jī)器學(xué)習(xí)與最小二乘支持向量機(jī) 18
2.3.2 細(xì)菌覓食優(yōu)化算法 19
2.3.3 基于BFOA-LSSVM的圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí)模型 20
2.3.4 基于BFOA-LSSVM可靠度圍巖分級(jí)方法 21
2.4 地質(zhì)三維建�；�本原理與方法 24
2.4.1 廣義三棱柱構(gòu)模法 24
2.4.2 三維地質(zhì)體可視化實(shí)現(xiàn) 26
2.5 基于BFOA-LSSVM可靠度分級(jí)的工程應(yīng)用 30
2.5.1 BFOA-LSSVM訓(xùn)練及圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí) 30
2.5.2 Monte-Carlo抽樣次數(shù)對(duì)分級(jí)精度的影響 33
2.5.3 圍巖動(dòng)態(tài)分級(jí)指標(biāo)敏感性分析 34
第3章 隧道圍巖穩(wěn)定性判據(jù)研究 38
3.1 概述 38
3.2 隧道圍巖整體穩(wěn)定性判據(jù) 38
3.2.1 圍巖洞周位移判據(jù) 38
3.2.2 圍巖塑性區(qū)判據(jù) 39
3.2.3 圍巖安全系數(shù)判據(jù) 39
3.3 圍巖局部穩(wěn)定性判據(jù) 40
3.4 圍巖單元狀態(tài)指標(biāo) 43
3.4.1 單元狀態(tài)指標(biāo)的提出 43
3.4.2 單元狀態(tài)指標(biāo)在FLAC3D中的實(shí)現(xiàn) 48
3.4.3 ZSI在典型巖土工程問(wèn)題中的驗(yàn)證與應(yīng)用 50
3.5 基于H-B準(zhǔn)則的ZSI 54
3.5.1 H-B準(zhǔn)則 54
3.5.2 H-B準(zhǔn)則與M-C準(zhǔn)則的參數(shù)等效關(guān)系式 54
3.5.3 基于H-B準(zhǔn)則的單元狀態(tài)指標(biāo)推導(dǎo) 56
3.5.4 驗(yàn)證分析 57
3.5.5 隧道工程應(yīng)用 61
3.6 基于遍布節(jié)理模型的ZSI 65
3.6.1 節(jié)理巖體安全度研究情況 65
3.6.2 遍布節(jié)理模型 66
3.6.3 基于遍布節(jié)理模型的單元狀態(tài)指標(biāo)推導(dǎo) 67
3.6.4 計(jì)算驗(yàn)證 68
第4章 隧道圍巖參數(shù)智能反分析 70
4.1 概述 70
4.2 隧道圍巖彈塑性參數(shù)反分析 70
4.2.1 反分析原理 70
4.2.2 基于差異進(jìn)化算法的圍巖反分析方法 71
4.2.3 彈塑性參數(shù)反分析應(yīng)用 76
4.3 隧道圍巖節(jié)理參數(shù)反分析 89
4.3.1 巖體的遍布節(jié)理模型 89
4.3.2 圍巖節(jié)理參數(shù)識(shí)別問(wèn)題 89
4.3.3 基于DE-GP的圍巖節(jié)理參數(shù)識(shí)別 90
4.3.4 圍巖節(jié)理參數(shù)反分析應(yīng)用 93
4.4 隧道圍巖蠕變參數(shù)反分析 102
4.4.1 圍巖蠕變參數(shù)反分析必要性 102
4.4.2 蠕變參數(shù)反演流程 102
4.4.3 蠕變參數(shù)反分析應(yīng)用 104
第5章 隧道施工進(jìn)尺確定及錨固參數(shù)優(yōu)化 110
5.1 概述 110
5.2 隧道施工進(jìn)尺的確定 110
5.2.1 收斂-約束法的原理 110
5.2.2 基于圍巖特征曲線與縱向變形曲線的進(jìn)尺確定方法 111
5.2.3 一般巖體隧道進(jìn)尺確定 112
5.2.4 節(jié)理巖體隧道進(jìn)尺確定 118
5.3 圍巖錨桿加固機(jī)制 128
5.3.1 錨桿的定義 128
5.3.2 錨桿的錨固力 129
5.3.3 錨桿與圍巖相互作用 130
5.3.4 錨固效果主要影響因素分析 130
5.4 隧道錨固參數(shù)優(yōu)化方法 132
5.4.1 錨固參數(shù)與圍巖變形指標(biāo)的關(guān)系 133
5.4.2 錨固參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)表述 134
5.4.3 錨固參數(shù)的粒子群優(yōu)化算法 134
5.5 錨固參數(shù)優(yōu)化方法的工程應(yīng)用 136
5.5.1 大連地鐵隧道工程應(yīng)用 136
5.5.2 甄峰嶺公路隧道工程應(yīng)用 142
第6章 隧道施工多元信息采集及時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型 147
6.1 概述 147
6.2 隧道施工采集的多元信息 147
6.2.1 隧道施工信息監(jiān)測(cè)目的 147
6.2.2 圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測(cè)信息 148
6.2.3 隧道施工人員裝備管理信息 149
6.3 隧道施工多元信息采集自動(dòng)化 150
6.3.1 隧道信息自動(dòng)化采集的優(yōu)點(diǎn) 150
6.3.2 隧道施工遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架 151
6.3.3 隧道圍巖支護(hù)監(jiān)測(cè)的硬件構(gòu)建 152
6.3.4 人員裝備信息采集硬件構(gòu)建 158
6.4 隧道施工多元信息的傳輸機(jī)制 162
6.5 信息報(bào)警機(jī)制及時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型 164
6.5.1 人員定位信息報(bào)警 164
6.5.2 隧道圍巖位移監(jiān)測(cè)信息預(yù)警 165
6.5.3 基于多變量DE-GP隧道變形時(shí)間序列預(yù)測(cè)算法 168
6.6 隧道施工多元信息自動(dòng)采集系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建 170
6.6.1 隧道人員定位考勤系統(tǒng) 170
6.6.2 隧道圍巖支護(hù)監(jiān)測(cè)采集系統(tǒng) 173
6.6.3 隧道信息采集系統(tǒng)云平臺(tái)構(gòu)建 176
6.7 隧道工程應(yīng)用 183
6.7.1 工程簡(jiǎn)介 183
6.7.2 軟、硬件系統(tǒng)搭建 183
6.7.3 多元信息采集管理 188
6.7.4 多變量時(shí)間序列預(yù)測(cè)結(jié)果 191
第7章 基于BIM的隧道施工反饋分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 195
7.1 概述 195
7.2 BTCFAS的隧道施工反饋分析方法 195
7.3 BTCFAS的隧道BIM建模及IFC擴(kuò)展技術(shù) 197
7.3.1 隧道BIM建模流程 197
7.3.2 IFC隧道領(lǐng)域擴(kuò)展方法 197
7.3.3 隧道模型組件庫(kù)的建立 202
7.4 BTCFAS的隧道三維圖形交互與數(shù)據(jù)管理 205
7.4.1 IFC數(shù)據(jù)三維圖形交互 205
7.4.2 基于IFC的監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)管理 208
7.5 BTCFAS的技術(shù)路線及程序?qū)崿F(xiàn) 210
7.5.1 系統(tǒng)的總體規(guī)劃與技術(shù)路線 210
7.5.2 開(kāi)發(fā)平臺(tái)選擇 213
7.5.3 程序?qū)崿F(xiàn) 213
7.6 BTCFAS的隧道工程應(yīng)用 222
7.6.1 工程簡(jiǎn)介 222
7.6.2 IFC隧道信息集成模型創(chuàng)建 224
7.6.3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)硬件安裝 227
7.6.4 基于BIM系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋分析 228
7.6.5 圍巖分級(jí)與工法推薦 231
7.6.6 基于BIM有限元計(jì)算及錨固參數(shù)優(yōu)化 233
參考文獻(xiàn) 237